(57)【要約】【課題】市販の圧縮機などの要素を組み上あわせて施工する顧客の仕様を満足する温度維持設備であって、消費電力の削減と細密な温度制御を両立させる温度維持設備を提供する。【解決手段】本発明の温度維持設備１は、冷媒を送出すると共に還流する気化冷媒の圧力低下に伴って送出動作を停止する圧縮機８と、圧縮機８から送出される冷媒を循環させる冷媒循環路２と、冷媒の熱交換を行う熱交換機６と、冷媒循環路２において熱交換機６から圧縮機８に至る経路において設けられるバッファタンク９と、を備え、バッファタンク９は、熱交換機で生じる気化冷媒を一時的に収容する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を送出すると共に還流する気化冷媒の圧力低下に伴って送出動作を停止する圧縮機と、
前記圧縮機から送出される冷媒を循環させる冷媒循環路と、
前記冷媒の熱交換を行う熱交換機と、
前記冷媒循環路において前記熱交換機から前記圧縮機に至る経路において設けられるバッファタンクと、を備え、
前記バッファタンクは、前記熱交換機で生じる気化冷媒を一時的に収容する、温度維持設備。
【請求項２】
前記バッファタンクは、前記圧縮機に還流する所定量の気化冷媒を、一時的に収容すると共に、収容する気化冷媒を前記圧縮機に送出する、請求項１記載の温度維持設備。
【請求項３】
前記所定量は、前記圧縮機の送出動作の停止を生じさせる所定の圧力値（以下、「停止圧力値」という）以上を生じさせる、請求項１又は２記載の温度維持設備。
【請求項４】
前記冷媒循環路は、前記バッファタンクの底面に気化冷媒を送り込み、前記バッファタンクは、収容する気化冷媒を、該バッファタンクの底面から前記圧縮機に送出する、請求項１から３のいずれか記載の温度維持設備。
【請求項５】
前記圧縮機は、前記バッファタンクから前記停止圧力値以上の気化冷媒の供給を受けることで、自己の動作を維持する、請求項１から４のいずれか記載の温度維持設備。
【請求項６】
前記バッファタンクは、分割された複数の領域を更に有し、前記複数の領域の使用状態によって収容する気化冷媒の量を変更可能である、請求項１から５のいずれか記載の温度維持設備。
【請求項７】
前記複数の領域のそれぞれは、開閉可能な連通口によって相互に接続される、請求項６記載の温度維持設備。
【請求項８】
前記冷媒循環路を循環する冷媒量を調節する調節弁と、
前記調節弁を制御する制御部を更に備える、請求項１から７のいずれか記載の温度維持設備。
【請求項９】
前記制御部は、前記目標温度より所定温度高い第１温度から、前記目標温度より所定温度低い第２温度までの変化期間（以下、「第１期間」という）および前記第２温度とから前記第１温度までの変化期間（以下、「第２期間」という）においては、ＰＩＤ制御方式に基づいて、前記調節弁を制御する、請求項８記載の温度維持設備。
【請求項１０】
前記制御部は、前記目標温度より所定温度高い第１温度から、前記第１期間においては、ＰＩＤ制御方式に基づいて、前記調節弁を制御し、前記第２期間においては、前記調節弁の開放を低減する、請求項８記載の温度維持設備。
【請求項１１】
前記第１期間においては、前記制御部は、単位時間における前記調節弁を通過する冷媒量を制御するように、前記調節弁の開閉を制御する、請求項１０記載の温度維持設備。
【請求項１２】
前記第２期間においては、前記制御部は前記調節弁を閉鎖する、請求項１０又は１１記載の温度維持設備。
【請求項１３】
前記熱交換器による熱交換を受ける温度維持室を更に備え、前記温度維持室は、冷蔵室、冷凍室および恒温室の少なくとも一つである、請求項１から１２のいずれか記載の温度維持設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷蔵室、冷凍室、恒温室などの温度を一定範囲に維持する必要のある温度維持設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷蔵室、冷凍室および恒温室といった設備は、食品工場、精密機器工場、薬品向上、研究所やその他の事業所で様々に用いられる。これ等の事業所では、原料、部品、製品などを、一定の温度条件で保管したり、これらを用いた製造や実験を行ったりする必要がある。このため、冷蔵室、冷凍室および恒温室といった設備は、冷媒を循環させる圧縮機を用いて、その内部を所定の温度に維持する。特に、一般的な室温や外気温よりも低い温度に維持する（すなわち冷却する）技術は、非常にデリケートな技術であり、様々な要素技術とこれらの組み合わせを必要とする。
【０００３】
ここで、圧縮機、圧縮機の制御装置、冷媒循環路、冷媒循環において室内の温度交換を行う熱交換機とが一体となったいわゆる冷蔵庫、冷凍庫、恒温庫などの機器が提供されている。これらの機器は、必要な要素を全て備えた状態で製造・販売されて、購入者は、そのまま設置するだけでよい。このような一体型で設置するだけでよい機器は、温度制御に要求される精度がそこまでは高くなく、一定の範囲での温度が維持できれば良い。このため、一体型の機器は、小規模や低精度の冷蔵用や冷凍用として用いられる。
【０００４】
一方、顧客の要求に応じて、設計、施工する設備としての冷蔵室、冷凍室および恒温室がある。例えば、事業所において、所定の広さ、所定の体積、対象物、維持する温度などの仕様や条件が存在し、冷蔵室や冷凍室を施工するのに必要なユニットや要素を組み合わせて設計される、冷蔵室、冷凍室および恒温室がある。これら設備としての冷蔵室や冷凍室などの需要は、事業所の要求の多様化や高度化に伴って高まっている。
【０００５】
特に、事業所で保管したり使用したりする原料や部品の精密度の向上に伴って、施工される冷蔵室や冷凍室に対する要求レベルが年々高まっている。このため、施工される冷蔵室や冷凍室に対する温度条件に対する要求も高まっている。例えば、冷蔵室における設定温度が５℃であり、温度幅は、上下１℃までのように、設定温度および温度幅に対する要求が、シビアになってきている。
【０００６】
ここで、顧客の要求に応じて施工される設備としての冷蔵室や冷凍室は、市販されている圧縮機を基に、施工業者が冷媒循環路、冷蔵室、熱交換機、制御装置などを設計して、圧縮機と組み合わせて最終的な冷蔵室や冷凍室が設置される。すなわち、施工業者は、冷媒循環路、冷蔵室、熱交換機、制御装置などの工夫や改良によって、顧客の要求を満足する。温度条件に対する要求も、これらの要素やユニットの特殊な設計や施工における工夫によって、実現される。圧縮機は、冷媒を循環路に吐出して冷媒を循環させて、温度維持の対象となる冷蔵室や冷凍室を冷却する。
【０００７】
このとき、市販されている圧縮機は、還流する気化した冷媒の圧力が弱まるとその動作を停止する仕組みを有していることが多い。還流する気化した冷媒の圧力が弱い状態は、所定の目標温度に到達できている状態であって、冷媒の循環を更に強くする必要のない状態である。このような状態であれば、圧縮機はその動作を停止することで、消費電力を低減する。このような市販の圧縮機を使用することを前提とした温度維持装置を施工する技術も提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−１０８４７５号公報
【特許文献２】特開２０１１−１０６７５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
還流する気化した冷媒の圧力が低下する場合にその動作を停止する圧縮機が、温度維持設備に用いられる場合には、圧縮機の動作停止に伴って、温度維持設備の温度制御が困難となる問題がある。冷媒を循環させる圧縮機を用いる温度維持設備では、循環する冷媒量によってその温度を制御しているが、還流する気化冷媒の圧力が低下することで圧縮機の動作が停止してしまうと、循環する冷媒量を制御することが困難となる。特に、微妙な温度制御が必要となる温度維持設備においては、温度制御の微妙な制御のタイミングにおいて圧縮機が停止してしまうことは、非常にデメリットが大きかった。圧縮機は、還流する気化冷媒の圧力が低下する場合に動作を停止させるが、この気化冷媒の圧力が低下する際は、温度維持設備における目標温度付近となる場合が多く、温度制御において最も微妙な制御が必要なタイミングでの停止となってしまうからである。
【００１０】
特許文献１は、冷媒ガスを貯留する冷媒ガスタンクを備える冷凍機を開示する。この冷媒ガスタンクは、冷媒循環経路において冷媒ガスを貯留することを開示するが、圧縮機の動作との関連性への開示や言及をしていない。また、圧縮機の動作停止との関連も開示していない。このため、特許文献１は、圧縮機が還流する気化冷媒の圧力低下による温度制御の困難性を解決することを十分に開示していない。
【００１１】
特許文献２は、冷媒を循環させる場合に主タンクとバッファタンクを用いて、主たる圧力と副次的な圧力とに分ける技術を開示する。冷媒タンクを複数に分けることで、冷媒循環における圧力分割を行える点で冷却効果を向上させることができるが、圧縮機の動作停止に対応することができない問題がある。
【００１２】
以上のように、従来技術においては、温度維持設備の消費電力削減と細密な温度制御とを両立させることが困難であった。特に、消費電力削減のために還流する気化冷媒の圧力が低下する場合に動作を停止する圧縮機を用いる場合には、従来技術の冷凍機などは、圧縮機停止による消費電力削減を活かしつつ細密な温度制御を行うことができない問題があった。
【００１３】
一方で、市販の圧縮機やその他の部材を用いて温度維持設備を施工することが求められることが多いが、市販の圧縮機は消費電力削減等の目的のために、還流する気化冷媒の圧力が低下すると、その動作を停止させることが多い。温度維持設備を施工する際に、この圧縮機を改造することは、品質保持、信頼性、コスト、工数などの面で非現実的である。このため、気化冷媒の圧力低下に応じて動作を停止する圧縮機を用いることを前提として、消費電力の削減と細密な温度制御とを両立させる温度維持設備が求められていた。特に、圧縮機の動作停止が頻発する場合には、圧縮機の動作再開に係る消費電力、騒音、負担などの問題が生じる。
【００１４】
加えて、市販の圧縮機等の要素を組み合わせつつ施工する温度維持設備においては、温度維持設備の温度維持室が、倉庫や工場などの建物の一部に組み込まれることが多い。このような場合に温度維持設備の一要素に過ぎない圧縮機の故障や寿命に基づいて温度維持設備全体の修理を行うことはコストデメリットが高い。もちろん、圧縮機の寿命に基づいて温度維持設備全体の寿命となることもデメリットが高い。
【００１５】
本発明は、上記課題に鑑み、市販の圧縮機などの要素を組み上あわせて施工する顧客の仕様を満足する温度維持設備であって、消費電力の削減と細密な温度制御を両立させる温度維持設備を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題に鑑み、本発明の温度維持設備は、冷媒を送出すると共に還流する気化冷媒の圧力低下に伴って送出動作を停止する圧縮機と、圧縮機から送出される冷媒を循環させる冷媒循環路と、冷媒の熱交換を行う熱交換機と、冷媒循環路において熱交換機から圧縮機に至る経路において設けられるバッファタンクと、を備え、バッファタンクは、熱交換機で生じる気化冷媒を一時的に収容する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の温度維持設備は、圧縮機に還流する気化冷媒を一時的に貯留するバッファタンクを備えることで、圧縮機そのものにおける圧力低下をぎりぎりまで防止できることで、圧縮機の動作停止が可能な限り防止される。この結果、圧縮機の動作停止と動作再開の頻発に基づく、消費電力の増加や圧縮機への負担（とそれに伴う寿命低下）が防止される。このため、温度維持設備は、圧縮機の故障や寿命による温度維持設備全体の維持コストを低減できる。もちろん、温度維持設備の一要素に過ぎない圧縮機による温度維持設備全体の修理の必要性や短寿命を低減できる。
【００１８】
また、圧縮機の動作停止が可能な限り防止されることで、冷媒循環がぎりぎりまで継続される。特に、圧縮機の動作が維持されることで、本来であれば圧縮機へ還流する気化冷媒の圧力が低下する期間においても、温度維持設備は、冷媒循環の制御による温度制御を行うことができる。この結果、温度維持設備は、細密な温度制御を実現できる。
【００１９】
本発明の温度維持設備は、消費電力と細密な温度制御を両立しつつ、温度維持設備全体でのメンテナンスコストの低減と長寿命化も実現できる。
【００２０】
結果として、本発明の温度維持設備は、環境保護や節電を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態１における温度維持設備のブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１における圧縮機における圧力変化を示すグラフである。
【図３】本発明の実施の形態１におけるバッファタンクを備える場合の圧縮機８に還流する気化冷媒の圧力変化を示すグラフである。
【図４】本発明の実施の形態１における熱交換機６の正面図である。
【図５】本発明の実施の形態１におけるバッファタンクのブロック図である。
【図６】本発明の実施の形態２における温度維持設備のブロック図である。
【図７】本発明の実施の形態２における温度維持設備による温度制御を示すグラフである。
【図８】本発明の実施の形態２における調節弁の開閉を示すグラフである。
【図９】本発明の実施の形態２における調節弁の制御を説明するグラフである。
【図１０】本発明の実施の形態２における温度維持設備のブロック図である。
【図１１】本発明の実施の形態２における温度維持設備の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の第１の発明に係る温度維持設備は、冷媒を送出すると共に還流する気化冷媒の圧力低下に伴って送出動作を停止する圧縮機と、圧縮機から送出される冷媒を循環させる冷媒循環路と、冷媒の熱交換を行う熱交換機と、冷媒循環路において熱交換機から圧縮機に至る経路において設けられるバッファタンクと、を備え、バッファタンクは、熱交換機で生じる気化冷媒を一時的に収容する。
【００２３】
この構成により、温度維持設備は、バッファタンクを通じて、圧縮機に気化冷媒を還流させることができる。この気化冷媒の還流によって、圧縮機の停止・再開の頻度が低減する。
【００２４】
本発明の第２の発明に係る温度維持設備では、第１の発明に加えて、バッファタンクは、圧縮機に還流する所定量の気化冷媒を、一時的に収容すると共に、収容する気化冷媒を圧縮機に送出する。
【００２５】
この構成により、バッファタンクは、圧縮機に気化冷媒を与え続けることができる。
【００２６】
本発明の第３の発明に係る温度維持設備では、第１又は第２の発明に加えて、所定量は、圧縮機の送出動作の停止を生じさせる所定の圧力値（以下、「停止圧力値」という）以上を生じさせる。
【００２７】
この構成により、圧縮機は、停止および再開の頻度を低減できる。
【００２８】
本発明の第４の発明に係る温度維持設備では、第１から第３のいずれかの発明に加えて、冷媒循環路は、バッファタンクの底面に気化冷媒を送り込み、バッファタンクは、収容する気化冷媒を、該バッファタンクの底面から圧縮機に送出する。
【００２９】
この構成により、バッファタンクは、その収容力を効率的に活用できる。
【００３０】
本発明の第５の発明に係る温度維持設備では、第１から第４のいずれかの発明に加えて、圧縮機は、バッファタンクから停止圧力値以上の気化冷媒の供給を受けることで、自己の動作を維持する。
【００３１】
この構成により、温度維持設備は、消費電力を低減できる。
【００３２】
本発明の第６の発明に係る温度維持設備では、第１から第５のいずれかの発明に加えて、バッファタンクは、分割された複数の領域を更に有し、複数の領域の使用状態によって収容する気化冷媒の量を変更可能である。
【００３３】
この構成により、圧縮機の性能や仕様に合わせて、バッファタンクの設定を事後的に変えることができる。
【００３４】
本発明の第７の発明に係る温度維持設備では、第６の発明に加えて、複数の領域のそれぞれは、開閉可能な連通口によって相互に接続される。
【００３５】
この構成により、バッファタンクの実行容量を可変にできる。
【００３６】
本発明の第８の発明に係る温度維持設備では、第１から第７のいずれかの発明に加えて、冷媒循環路を循環する冷媒量を調節する調節弁と、調節弁を制御する制御部を更に備える。
【００３７】
この構成により、温度維持設備は、温度維持室をより高い精度で目標温度に維持できる。
【００３８】
本発明の第９の発明に係る温度維持設備では、制御部は、目標温度より所定温度高い第１温度から、目標温度より所定温度低い第２温度までの変化期間（以下、「第１期間」という）および第２温度とから第１温度までの変化期間（以下、「第２期間」という）においては、ＰＩＤ制御方式に基づいて、調節弁を制御する。
【００３９】
この構成により、温度維持設備は、ＰＩＤ方式に従った精密な温度制御を行うことができる。特に、バッファタンクと相まって、温度維持を細密に行える。
【００４０】
本発明の第１０の発明に係る温度維持設備では、第８の発明に加えて、制御部は、第１期間においては、ＰＩＤ制御方式に基づいて、調節弁を制御し、第２期間においては、調節弁の開放を低減する。
【００４１】
この構成により、温度維持設備は、目標温度付近に温度維持室内の温度を保ちつつ、目標温度付近での温度変化を緩やかにできる。
【００４２】
本発明の第１１の発明に係る温度維持設備では、第１０の発明に加えて、第１期間においては、制御部は、単位時間における調節弁を通過する冷媒量を制御するように、調節弁の開閉を制御する。
【００４３】
この構成により、温度維持室は、圧縮機への負担を減少させつつ、温度維持室を目標温度に維持できる。
【００４４】
本発明の第１２の発明に係る温度維持設備では、第１０又は第１１の発明に加えて、第２期間においては、制御部は調節弁を閉鎖する。
【００４５】
この構成により、温度維持室は、圧縮機への負担を減少させつつ、温度維持室を目標温度に維持できる。
【００４６】
以下、図面を用いて、本発明の実施の形態について説明する。
【００４７】
（実施の形態１）
【００４８】
実施の形態１について説明する。
【００４９】
図１を用いて、実施の形態１における温度維持設備の概要について説明する。図１は、本発明の実施の形態１における温度維持設備のブロック図である。図１は、温度維持設備１に必要な要素と追加的な要素とを、説明の便宜のために合わせて示している。図１に示される要素の全てが、本発明の必須要件ということではない。
【００５０】
温度維持設備１は、冷蔵室、冷凍室、恒温室などの所定の目標温度に温度が維持される必要のある設備に用いられる。特に、市販の圧縮機やその他の要素を組み合わせることで施工される設備に用いられる。
【００５１】
温度維持設備１は、圧縮機８、冷媒循環路２、熱交換機６、バッファタンク９を備える。
【００５２】
圧縮機８は、圧縮動作や回転動作によって冷媒を送出して冷媒循環路２での冷媒循環を行わせる。すなわち、圧縮機８は液体である冷媒を送出し、気化して還流する気化冷媒の還流を受ける。このとき、自身に還流する気化冷媒の圧力低下に伴って送出動作を停止する特性を有している。例えば、圧縮機８に還流する気化冷媒の圧力が所定値以下となる場合には、圧縮機８は冷媒の送出動作を停止する。
【００５３】
冷媒還流路２は、圧縮機８と入り口と出口の双方において接続されており、圧縮機８から送出される冷媒を循環させる。熱交換機６は、冷媒循環路２の途中であって温度を維持する対象となる温度維持室７において設けられる。熱交換機６は、冷媒循環路２を循環する冷媒による熱交換を行う。
【００５４】
バッファタンク９は、冷媒循環路２の途中であって圧縮機８に至る経路において設けられる。好ましくは、冷媒循環路２において圧縮機８の前に設けられる。バッファタンク９は、熱交換機６で生じる気化した冷媒である気化冷媒であって、冷媒循環路２を通じて還流する気化冷媒を、一時的に収容する。バッファタンク９は、収容する気化冷媒を、圧縮機８に送出する。バッファタンク９と圧縮機８とは、冷媒循環路２で接続されているので、この冷媒循環路２を通じて、バッファタンク９は、圧縮機８に気化冷媒を送出する。圧縮機８は、バッファタンク９から送出される気化冷媒の還流を受けるようになる。
【００５５】
（動作概要）
【００５６】
次に、温度維持設備１の動作概要を説明する。
【００５７】
圧縮機８は、必要な電力および制御を受けることで、液体状態である冷媒（液体冷媒）を冷媒循環路２に送出する。冷媒循環路２は、圧縮機８より送出された液体冷媒を、熱交換機６に向けて循環させる。冷媒循環路２は、温度維持室７を含めて温度維持設備１全体を周回しており、冷媒（液体状態および気化状態）を温度維持設備１全体に渡って循環させる。
【００５８】
冷媒循環路２を循環してきた液体冷媒は、熱交換機６に到達する。熱交換機６は、温度維持室７に設けられて、外気との熱交換によって温度維持室７内部を液体冷媒の気化熱によって所定の温度に維持する。この熱交換機６における熱交換によって、液体冷媒は気化し、気化冷媒が生じる。冷媒循環路２は、この気化冷媒を熱交換機６から先において還流させる。このため、冷媒循環路２は、冷媒循環の流れにおいて熱交換機６の先にあるバッファタンク９に、気化冷媒を運搬する。
【００５９】
バッファタンク９は、所定量の気化冷媒を一時的に収容する。熱交換機６で生じた気化冷媒は、本来的にはそのまま冷媒循環路２を通じて圧縮機８に還流するのが通常であるが、バッファタンク９が設けられていることで、気化冷媒は、まずこのバッファタンク９に収容される。バッファタンク９は、温度維持設備１や圧縮機８の性能や仕様によって適宜定められる所定量の気化冷媒を収容できる。
【００６０】
バッファタンク９は、一時的に収容できる気化冷媒の量に限度を有しているので、この限度以上の気化冷媒を受ける場合には、冷媒循環路２を通じて圧縮機８に気化冷媒を送出する。冷媒循環路２は、図１に示されるとおり、バッファタンク９から圧縮機８を接続している。圧縮機８は、冷媒循環路２における冷媒循環方向においてバッファタンク９の下流に位置する。この結果、バッファタンク９をあふれた気化冷媒が、圧縮機８に還流するようになる。このとき、バッファタンク９は、所定量の気化冷媒を収容すると共に収容した後で送出することで、送出する気化冷媒の圧力を一定以上に維持できる。このため、圧縮機８に還流する気化冷媒は、一定以上の圧力を、一定時間以上に渡って維持できる。バッファタンク９によって、圧縮機８に還流する気化冷媒の圧力を一定以上に維持できることで、圧縮機８の停止が生じないかもしくは頻発しないようになる。圧縮機８の停止回数が少ないことは、圧縮機８の動作再開の回数も減少して、圧縮機８における消費電力の削減や圧縮機８の負担軽減が実現できる。
【００６１】
（従来技術との比較）
バッファタンク９の存在しない従来技術と、バッファタンクの存在する本発明の温度維持設備との比較に基づいて説明する。
【００６２】
図１に示されるような温度維持設備１においてバッファタンク９が存在しないと仮定する。この場合には、熱交換機６での熱交換が徐々に収束し（温度維持室７が所定の目標温度に達するので）気化冷媒の発生量が減少して、圧縮機８に還流する気化冷媒の圧力は徐々に低下する。圧縮機８に還流する気化冷媒の圧力が徐々に低下すれば、圧縮機８は、その特性に基づいて動作を停止させる。圧縮機８の動作が停止すれば、圧縮機８から冷媒循環路２への液体冷媒の送出が停止し、熱交換機６での熱交換も徐々に停止する。
【００６３】
図２は、この気化冷媒の圧力の低下に伴う圧縮機８の動作停止を示している。図２は、本発明の実施の形態１における圧縮機における圧力変化を示すグラフである。図２のグラフでは、縦軸は圧縮機８に還流する気化冷媒の圧力を示しており、横軸は時間を示している。熱交換機６において温度維持室７の熱交換が進行している間は、液体冷媒が気化冷媒に変化して、圧縮機８に還流する気化冷媒の圧力は所定値以上に保たれている。しかしながら、熱交換機６での熱交換が進行して温度維持室７が目標温度に近づくと、気化冷媒の発生量が減少し、圧縮機８に還流する気化冷媒の圧力は徐々に低下していく。圧力が閾値を下回ると、圧縮機８はその動作を停止する。圧縮機８が動作を停止すると、冷媒の送出がなくなるので、当然ながら、還流する気化冷媒の圧力も更に低下することになる。
【００６４】
一方で、温度維持室７は、その温度を計測する温度測定部を有していることがほとんどであり、熱交換機６による熱交換が徐々に停止することで、温度維持室７内部の温度が目標温度から徐々に乖離しだすと、圧縮機８の動作が再開される（圧縮機８の動作を制御する制御装置などによって再開される）。再開によって、再び熱交換機６での熱交換が行われ、気化冷媒の圧力が増加して、圧縮機８に還流する。
【００６５】
このようにバッファタンク９が設けられていない従来技術の場合には、圧縮機８が停止することが頻発すると共に圧縮機８の動作再開も頻発する。動作再開の頻発は、圧縮機８における消費電力の増加をもたらし（圧縮機８は、動作開始時に最も多くの電力を消費するので）、圧縮機８への負担を生じさせる。負担が大きいことは、温度維持設備１全体のメンテナンスコストの増加や短寿命化をもたらす問題がある。
【００６６】
（バッファタンクがある場合）
一方、図１のように本発明の温度維持設備１の場合には、バッファタンク９が圧縮機８の上流に備わっている。
【００６７】
バッファタンク９が備わっている場合には、バッファタンク９が収容する気化冷媒によって、圧縮機８に還流する気化冷媒の圧力が所定値以上に維持されるようになる。図３は、本発明の実施の形態１におけるバッファタンクを備える場合の圧縮機８に還流する気化冷媒の圧力変化を示すグラフである。
【００６８】
図２のグラフと同様に、熱交換機６での熱交換が徐々に進むことで、圧縮機８に還流する気化冷媒の圧力は徐々に低下する。しかしながら、図２のグラフと異なり、バッファタンク９による圧力が維持されるので、圧縮機８には一定値以上の気化冷媒の圧力が維持される。図３では、バッファタンク圧力が付与されている。圧縮機８に還流する気化冷媒の圧力は、閾値以下となりにくくなる。この結果、圧縮機８は、動作停止せずに動作を継続できる。
【００６９】
もちろん、バッファタンク９は、所定量の気化冷媒を一時的に収容するだけであるので、やがて圧力は低下する。しかしながら、温度維持室７の温度が目標温度から乖離を始めれば、制御装置等の働きによって圧縮機８の動作速度が速まり（液体冷媒の送出速度や送出量が高まる）、再び還流する気化冷媒の圧力も増加する。図３のグラフでも、圧縮機動作増として示されている。
【００７０】
図３のグラフから明らかな通り、実施の形態１における温度維持設備１は、バッファタンク９を備えることで、圧縮機８の動作停止および動作再開の頻度を低下させることができる。このため、圧縮機８の動作開始時の消費電力を低減できることになり、温度維持設備１全体の消費電力が低減できる。加えて、圧縮機８の動作停止と動作再開の頻度低減によって、圧縮機８への負担も低減できる。この結果、圧縮機８の故障や寿命による温度維持設備１のメンテナンスや修理のコストも低減できる。もちろん、圧縮機８の停止と再開の頻度を低減できることは、温度維持室７の温度制御をより細密にできるメリットも生じさせる。目標温度の維持が高度に要求される近年の冷蔵設備、冷凍設備、恒温設備には、実施の形態１の温度維持設備１は、好適に適用される。
以上のように、実施の形態１の温度維持設備１は、消費電力の低減とメンテナンスの容易化および細密な温度制御をバランスよく実現できる。
【００７１】
（各部の詳細）
次に各部の詳細について説明する。
【００７２】
（圧縮機）
圧縮機８は、冷媒を循環させる機能を有する要素である。一般に用いられたり市販されたりしている圧縮機が用いられる。圧縮機８は、気化冷媒を液化する凝縮機能と液体冷媒を送出する回転機能を有している。圧縮機８は、凝縮機および回転機を更に備えても良い。凝縮機は、還流した気化冷媒を凝縮して液化する。液化されることで、圧縮機８は、液体冷媒を冷媒循環路２に送出することが、再び可能となる。回転機は、回転機能によって、冷媒の送出（最終的には循環）を実現する。
【００７３】
圧縮機８は、様々な機構によって冷媒の送出を行えば良い。冷媒を送出するために、回転動作を有するが、この回転数によって、送出量を制御できる。市販されている圧縮機は、様々な特性を有しているが、消費電力削減のために回転を制御することが多い。特に、還流する気体の冷媒の圧力によって、圧縮機は、その回転を停止したり再開したりすることが多い。例えば、還流する気体の冷媒の圧力が低くなると、圧縮機は、回転を停止させる。逆に、還流する気体の冷媒の圧力が高くなると、圧縮機は、回転を再開させる。もしくは、強制的な制御によって、圧縮機は、回転を再開する。実施の形態１における圧縮機８は、このような特性を有する市販の圧縮機を用いる。
【００７４】
実施の形態１における温度維持設備１では、圧縮機８の前段（直前であってもよいし、他の要素が間に介在しても良い）にバッファタンク９が備わっているので、圧縮機８には、バッファタンク９からの気化冷媒が還流する。このため、圧縮機８が受ける気化冷媒の圧力は、バッファタンク９から受ける気化冷媒の圧力になる。
【００７５】
なお、圧縮機８として市販の圧縮機が用いられることで、圧縮機を改良する必要がなく、温度維持設備１の製造コストが低減できる。
【００７６】
（冷媒循環路）
冷媒循環路２は、圧縮機８と接続されており、圧縮機８から送出される冷媒を循環させる。冷媒循環路２は、液体である冷媒を熱交換機６まで循環させる。熱交換機６は、冷媒の気化熱を利用して温度維持室７の温度を低下させる。すなわち、熱交換機６によって、冷媒は気化する。冷媒循環路２は、気化した冷媒を循環させて圧縮機８に還流させる。このように、冷媒循環路２は、液体の冷媒と気体の冷媒を循環させる。このため、冷媒循環路２は、圧縮機８および熱交換機６と接続されている。
【００７７】
冷媒循環路２は、金属製、樹脂製、合金製などの管路で形成されていれば良いが、耐久性、強度などを考慮して金属製の管路が用いられることが多い。冷媒循環路２は、温度維持室７と合わせて施工される。冷媒循環路２は、冷蔵設備や冷凍設備が施工される工場や事業場の構造に依存することが多いので、工場や事業場の構造に応じて配置されればよい。あるいは、既に施工されている管路が冷媒循環路２として利用されることでも良い。
【００７８】
（熱交換機）
熱交換機６は、冷媒循環路２を循環する冷媒を用いて、温度維持室７内部の温度を目標温度付近に維持する。熱交換機６は、温度維持室７内部に設置され、循環する冷媒の気化熱によって、周囲の温度を低下させる。熱交換機６は、種々に知られている部材が用いられればよい。例えば、熱伝導率の高い金属製の板材に、冷媒循環路２が接続されて、板材内部を冷媒が循環するような部材が用いられればよい。
【００７９】
図４は、本発明の実施の形態１における熱交換機６の正面図である。図４は、熱交換機６の一例を示している。熱交換機６は、板材６１と板材６１内部の内部循環路６２を有している。内部循環路６２は、破線で示されている。内部循環路６２は、冷媒循環路２と接続されており、冷媒循環路２を循環してきた冷媒が、内部循環路６２内部を循環する。このとき、入り口２１から冷媒が入力し、出口２２から冷媒が出力する。内部循環路６２は板材６１の内部を周回する状態で設けられているので、熱交換機６における冷媒が外界と熱的に接触する面積は大きくなる。この大きな接触面積によって、熱交換機６は、冷媒を気化させて、周囲の温度を低下させる。
【００８０】
熱交換機６は、図１のように温度維持室７内部に設けられれば良いが、温度維持室７の壁面と一体化していてもよいし、温度維持室７の外部に設けられて、間接的に温度維持室７内部を冷却しても良い。
【００８１】
また、熱交換機６は、送風ファンなどを有していてもよい。送風ファンは、熱交換機６の表面に風を送り、この風によって温度維持室７全体に熱交換機６からの冷却空気を温度維持室７全体に行き渡らせる。この結果、温度維持室７における冷却効果が高まり、冷媒循環による温度維持室７の冷却能力が高まる。このような送風ファンが熱交換機６に設けられる場合には、冷却された空気が、温度維持室７内部を循環する。このため、熱交換機６から送り出される冷気が温度維持室７全体を循環しながら冷却する。冷気は、温度維持室７内部を循環しながら送風ファンの生じさせる気流に従って再び熱交換機６に戻ってくる。すなわち、熱交換機６に吸気されるように、冷気は循環する。
【００８２】
熱交換機６は、循環する冷媒の働きにより温度維持室7内部を目標温度付近に維持する。熱交換機６は、冷媒循環路２と一体でもよいし別体でもよい。
【００８３】
（温度維持室）
温度維持室７は、温度維持設備１（および実際の冷却機能を発揮する圧縮機８や熱交換機６）において、所定の目標温度付近に、その内部温度が維持される空間である。温度維持室７は、工場や事業場に施工されて設置される冷蔵設備などの冷蔵室となる要素である。このため、温度維持室７は、冷蔵室、冷凍室および恒温室の少なくとも一つである。これらのいずれかの目的のために施工される空間である。
【００８４】
温度維持室７は、冷蔵設備や冷凍設備などを施工するのに合わせて、新たに施工される空間（設備）でもよいし、既に工場や事業場などに備わっている空間が利用されることでも良い。温度維持設備１は、温度維持室７と組み合わされて冷蔵設備や冷凍設備の施工を実現する。
【００８５】
温度維持室７は、冷却されるもしくは加温される必要があるので、上述の熱交換機６を備えており、必要に応じて、冷媒循環路２の少なくとも一部が備わっている。熱交換機６は、冷媒の特性によって、温度維持室７を冷却することで所定の目標温度に維持したり、温度維持室７を加温することで所定の目標温度に維持したりする。
【００８６】
温度維持室７は、工場や事業場などにおいて施工されて目標温度に維持されるので、断熱性の高い素材で形成されていることが好ましい。例えばコンクリートで囲まれていることが適当である。もちろん、金属製の板材で囲まれていることでも良い。
【００８７】
温度維持室７は、冷蔵室、冷凍室および恒温室のいずれとして用いられるかは、温度維持室７そのものの構造や材質によって定まっても良いし、設備としての温度維持室７の構造や材質は共通で、圧縮機８や温度維持設備１の特性によって、温度維持室７が、冷蔵室、冷凍室および恒温室のいずれとして用いられるかが決定されても良い。すなわち、同じ温度維持室７であっても、温度維持設備１やこれに含まれる要素による目標温度（値や特性）によって、温度維持室７が、冷蔵室、冷凍室および恒温室のいずれかとして用いられることもありえる。温度維持室７は、断熱性以外に強度や耐久性を有することも、設備全体として有用である。
【００８８】
（バッファタンク）
バッファタンク９は、上述の通り、圧縮機８の前段（バッファタンク９と圧縮機８との間に別の要素が介在してもよい）に設けられる。バッファタンク９は、圧縮機８に還流する所定量の気化冷媒を一時的に収容する。更には、収容する気化冷媒を圧縮機８に送出する。このとき、バッファタンク９が収容する気化冷媒の所定量は、温度維持設備１全体や個々の要素によって定められれば良い。特に、圧縮機８の仕様に基づいて定められれば良い。例えば、圧縮機８が冷媒の送出動作を停止する圧力値（以下、「停止圧力値」という）以上の圧力値を生じさせる所定量を有していればよい。
【００８９】
バッファタンク９が、この停止圧力値以上の圧力を生じさせる所定量を有することで、温度維持室７が目標温度に近づくにつれて気化冷媒の発生量が減少する場合でも、バッファタンク９からの気化冷媒によって圧縮機８は、動作停止をしない。もちろん、熱交換機６からバッファタンク９に還流する気化冷媒が減少すれば、バッファタンク９の所定量の収容能力にかかわらず、圧縮機８へ還流する気化冷媒が減少することもある。この場合には、バッファタンク９から還流する気化冷媒の圧力は、停止圧力値を下回ることになる。ただし、このような場合でも、圧縮機８が停止圧力値以下となることで停止する頻度を低減できる。
【００９０】
このように、バッファタンク９は、所定量の冷媒を収容できることで、圧縮機８に対する圧力を所定時間維持できる。この圧力の維持により、圧縮機８の停止頻度および再開頻度を低減し、温度維持設備全体での消費電力を削減しつつ、その可動寿命を延ばすこともできる。
【００９１】
またバッファタンク９においては、冷媒循環路２は、バッファタンク９の底面から入力すると共に底面から出力する構成が好ましい。すなわち、冷媒循環路２は、バッファタンク９の底面から気化した冷媒を送り込み、バッファタンク９から送出される冷媒を、冷媒循環路２は、バッファタンク９の底面から出力することが好ましい。冷媒は、底面から入力して底面から出力することで、バッファタンク９の有する収容能力に相当する冷媒が、バッファタンク９に収容されるようになる。
【００９２】
図１では、冷媒循環路２は、バッファタンク９の底面から気化冷媒を送り込んでおり、バッファタンク９の底面から気化冷媒を送出するように構成されている。バッファタンク９の底面から気化冷媒が入力し、バッファタンク９の底面から気化冷媒が出力すると、バッファタンク９が備える所定量全てが、気化冷媒の収容に使われるようになり、使用効率が高まる。
【００９３】
圧縮機８は、冷媒循環路２を通じてバッファタンク９から還流する気化冷媒の供給を受けることで、自己の動作を維持する（停止圧力値以上の圧力が受けられている間）。この結果、圧縮機８の動作が維持されて、停止や再開の頻度が減少する。
【００９４】
バッファタンク９は、分割された複数の領域を有することも好適である。図５は、本発明の実施の形態１におけるバッファタンクのブロック図である。図５では、バッファタンク９内部が複数の領域９１に分割されている態様が示されている。なお、複数の領域９１は、本来はバッファタンク９内部であるので、外から見える状態ではないが、図の見易さのために、破線によって示している。
【００９５】
バッファタンク９は、所定量の収容力を有しているが、温度維持設備１の仕様、圧縮機８の仕様、圧縮機８の停止圧力値によって、バッファタンク９の収容力は変化しうる。これらの仕様や停止圧力値に応じて、異なる収容力を有する複数のバッファタンク９を用意することは、コスト面でデメリットがある。このような状態で、バッファタンク９の内部が複数の領域９１に分割されている場合には、これら仕様や停止圧力値に応じて、バッファタンク９の収容力を容易に変更できる。
【００９６】
例えば、図５では、バッファタンク９は、４つの領域９１Ａ〜９１Ｄに分割されている。例えば、領域９１Ａのみが使用される場合には、バッファタンク９１の収容力は当然に小さい。バッファタンク９の収容力を小さくしたい場合には、領域９１Ａのみが気化冷媒を収容するように構成すれば良い。あるいは、領域９１Ａと領域９１Ｂの２つが用いられたり、３つの領域９１が用いられたりすることで、バッファタンク９の収容力は可変にできる。
【００９７】
複数の領域９１のそれぞれは、開閉可能な連通口９２によって相互に接続されていることも好適である。図５に示されるバッファタンク９では、領域９１Ａ〜９１Ｄのそれぞれは、連通口９２Ａ〜９２Ｄによって相互に接続されている。連通口９２Ａ〜９２Ｄのそれぞれは、開閉可能であるので、閉鎖されることで、使用される領域９１の数が減少する。あるいは、開放されることで、使用される領域９１の数が増加する。連通口９２Ａ〜９２Ｄは、事後的に開閉可能であるので、複数の領域９１Ａ〜９１Ｄのいずれを（幾つを）使用するかについても、事後的に設定可能である。この結果、バッファタンク９の収容力が柔軟に変更できる。
【００９８】
以上のように、実施の形態１における温度維持設備１は、バッファタンク９の働きによって、圧縮機８の停止および再開の頻度を低減できる。この結果、温度維持設備１全体の消費電力を削減しつつ長寿命化やメンテナンスコストの低減が可能となる。
【００９９】
（実施の形態２）
【０１００】
次に、実施の形態２について説明する。実施の形態２では、冷媒循環路２を循環する冷媒量を制御することで、バッファタンク９の機能と相まって、消費電力を削減できる温度維持設備を説明する。
【０１０１】
図６は、本発明の実施の形態２における温度維持設備のブロック図である。図６に示される温度維持設備１は、実施の形態１で説明した温度維持設備１に比較して、冷媒循環路２を循環する冷媒量を調節する調節弁３と、調節弁３を制御する制御部５を更に備えている。また、制御部５の制御に必要となる温度維持室７内部の温度を測定する温度検出部４も備えている。
【０１０２】
温度維持設備１は、調節弁３によって、冷媒循環路２を循環する冷媒量を調節する。冷媒量を調節することによって、温度維持設備１は、温度維持室７の温度を所定の目標温度付近に維持できる。また、制御部５は、この調節弁３の開放度合いを制御することで、冷媒循環路２を循環する冷媒量を制御できる。この制御によって、冷媒による冷却（もしくは加温）の度合いが制御される。このとき、調節弁３および制御部５は、冷媒循環路２を循環する冷媒量を制御するのであり、圧縮機８の回転数や能力を制御するのではない。このため、圧縮機８の改造なども不要である。
【０１０３】
これら図６で追加されている要素による、温度維持室７における目標温度付近の維持について説明する。温度維持設備１は、温度維持室７の温度を所定の目標温度付近に維持しようとする。目標温度付近とは、目標温度に厳密に限られて維持されることを意味せず、目標温度を目安としてその前後の一定の幅の温度に収めることを意味している。
【０１０４】
温度検出部４は、温度維持設備１によって所定の目標温度付近にその温度が維持される温度維持室７の温度を測定する。すなわち、温度検出部４は、温度維持設備１によって制御される対象の温度状態を検出することで、制御部５による制御をチェックできる。温度検出部４は、検出した温度情報を、制御部５に出力する。
【０１０５】
制御部５は、調節弁３を制御する。調節弁３の開放度合いなどを制御することで、冷媒循環路２を循環する冷媒量を制御する。この冷媒量の制御によって、熱交換機６による温度維持室７の温度が目標温度付近に制御されることになる。制御部５は、種々の方式で調節弁３を制御して、温度維持室７の温度を制御できる。
【０１０６】
一つには、制御部５は、目標温度より所定温度高い第１温度から目標温度より所定温度低い第２温度までの変化期間（以下、「第１期間」という）および、第２温度から第１温度までの変化期間（以下、「第２期間」という）においては、制御部５は、ＰＩＤ制御に基づいて、調節弁３を制御する。ＰＩＤ制御方式は、一般的に知られるＰＩＤ制御方式であったり、本明細書で説明したＰＩＤ制御方式であったりする。要は、温度が低下する期間においても温度が上昇する期間においてもいずれの場合でも、制御部５は、ＰＩＤ制御方式を用いて調節弁３を制御してもよい。
【０１０７】
あるいは、制御部５は、第１期間においては、ＰＩＤ制御方式によって調節弁３を制御しても良いし、第２期間においては、調節弁３を閉鎖するＯＦＦ制御にて調節弁３を制御しても良い。
【０１０８】
もしくは、制御部５は、第１期間においてはＰＩＤ制御に基づいて、調節弁３を調節する。一方、第２期間においては、制御部５は、調節弁３の開放状態を低減するように、調節弁３を制御しても良い。
【０１０９】
ＰＩＤ制御は、比例積分微分制御として知られている仕組みであり、制御部５は、第１期間においては、このＰＩＤ制御を用いて調節弁３の開放度合いを制御する。ＰＩＤ制御を行う場合には、単純な調節弁３の開放と異なり、温度変化の度合いを緩やかにする。温度維持室７は、多くの場合外気温よりも低い温度を目標温度として維持される（もちろん逆もある）。第１期間は、目標温度よりも高い状態から目標温度を目指す際の温度維持室７の温度変化期間である。このとき、目標温度に達したところで冷媒の循環が止まってしまうと、熱交換機６での熱交換が終了してしまい、温度維持室７の温度が、すぐに目標温度を上回ってしまう。このため、冷媒が循環して熱交換機６による熱交換（冷却）は、目標温度を下回る第２温度まで維持されることが好ましい。制御部５は、調節弁３を制御することで、温度維持室７の温度を図７に示すグラフのように制御する。図７は、本発明の実施の形態２における温度維持設備による温度制御を示すグラフである。
【０１１０】
制御部５は、目標温度よりも高い第１温度（冷媒の循環を行って温度維持室７の温度を下げる必要がある状態）で、調節弁３を開放して冷媒循環を開始する。冷媒循環が行われると、熱交換機６による熱交換が行われて温度維持室７の温度が低下する。図７のグラフで、第１期間において温度が下降する状態である。この状態は、目標温度よりも低い第２温度まで継続される。第１期間において、制御部５は、ＰＩＤ制御によって調節弁３を制御する。ＰＩＤ制御は、単純な調節弁３の開放ではなく所定の補正を含めた比例積分微分を用いるので、ＰＩＤ制御による制御期間は、温度変化が緩やかになる。
【０１１１】
制御部５は、第２期間においては、調節弁３の開放を低減する。低減によって、冷媒循環路２を循環する冷媒量が減少し、熱交換機６を介した、温度維持室７での熱交換が減少する。結果として、温度維持室７の温度は、第２温度から徐々に上昇し、やがては目標温度を上回って第１温度に到達する。第１温度に到達すると、制御部５は、再びＰＩＤ制御に基づいて調節弁３を制御する。調節弁３が開放され、冷媒循環路２を冷媒が循環して、熱交換機６を介して温度維持室７の温度が低下する。すなわち再び第１期間が開始される。
【０１１２】
ここで、第２期間では、制御部５が調節弁３の開放を低減して、冷媒循環路２を循環する冷媒量が減少することで、冷媒循環路２を還流する気化冷媒の量も減少する。この気化冷媒の量が減少すれば、圧縮機８に還流する気化冷媒の圧力がすぐに停止圧力値以下となってしまい、圧縮機８は動作を停止してしまう。圧縮機８がその動作をとめると、制御部５による調節弁３の制御の余地が狭まってしまい、制御部５と調節弁３による温度維持室７の温度制御が難しくなる。
【０１１３】
しかし、実施の形態１，２の温度維持設備１は、圧縮機８の前段にバッファタンク９を有している。このバッファタンク９が所定量の気化冷媒を収容するので、制御部５による調節弁３の開放低減によっても、圧縮機８に還流する気化冷媒の圧力の低下度合いが抑えられる。このため、圧縮機８の動作停止が生じにくく、制御部５による調節弁３の制御の余地が残る。やがて温度が上昇して再び第１温度まで近づくと、制御部５は、調節弁３の開放度合いを上げて、温度を下げ始める。この結果、気化冷媒の還流が増加して、圧縮機８の動作停止は更に生じにくくなる。
【０１１４】
このように、温度維持室７の目標温度を図７に示されるグラフのように、非常に細密に維持するために制御部５が用いられる場合でも、バッファタンク９が有効であることが分かる。
【０１１５】
ここで、ＰＩＤ制御による制御を受ける第１期間は、温度変化が緩やかになる。加えて、第２期間においても、制御部５は、圧縮機８の回転数を停止させるのではなく、調節弁３の開放を低減するので、冷媒循環が突然停止することもない。このため、第２期間における温度変化も緩やかになる。図７のグラフに示されるとおりである。
【０１１６】
第１期間および第２期間における温度変化が緩やかであるということは、温度維持設備１が温度維持室７の温度を目標温度に維持する全体期間の中で（温度維持室７を備える設備が稼動している期間）、第１期間と第２期間のサイクル数が少なくなるということである。サイクルが少ないことは、全体の中で圧縮機８が動作している期間、圧縮機８の起動回数、圧縮機８の起動時間が少なくなることになる。これらの結果、温度維持設備１は、消費電力を低減できる。
【０１１７】
図７のグラフでは、圧縮機８を動作、停止させる場合の曲線も合わせて示しているが、この曲線と比較すると、第１期間と第２期間のサイクル数が、実施の形態１の温度維持設備１では少なくなることが分かる。このグラフからも、温度維持設備１は消費電力が低減できることが分かる。
【０１１８】
実施の形態２における制御部５は、圧縮機８ではなく、冷媒循環路２を循環する冷媒量を制御するので、圧縮機８の改造の必要性もない。結果として、温度維持設備１を用いる冷蔵設備や冷凍設備の施工におけるコスト、期間、信頼性に好影響を有する。また、圧縮機８の回転を制御するのではなく、調節弁３の制御を通じて、冷媒循環路２を循環する冷媒量を制御することで、圧縮機８の停止や再開の頻度を更に減少できる。特に、バッファタンク９による圧縮機８の停止や再開の頻度減少を促進できる。制御部５は、バッファタンク９によってその機能をよりよく発揮でき、バッファタンク９は、制御部５と相まって設けられることで、圧縮機８の停止と再開の頻度が低減する。加えて、温度維持設備１の消費電力も低減できる。
調節弁３、制御部５および制御部５による調節の詳細について説明する。
【０１１９】
（調節弁）
調節弁３は、冷媒循環路２を循環する冷媒量を調節する。調節弁３は、冷媒循環路２に設けられており、冷媒循環路２のある部分での循環開口度合いを調節する。調節弁３が閉じると冷媒循環路２のある部分が閉じてしまい、冷媒の循環が停止する（調節弁３を冷媒が通過できなくなる）。調節弁３が開放されると、冷媒循環路２を冷媒が循環する。調節弁３の開放度合いによって、調節弁３が設けられた冷媒循環路２の部分を通過する冷媒量が変化する。
【０１２０】
このように、調節弁３の開放度合いの調節によって、冷媒循環路２を循環する冷媒量を調節できる。冷媒量の調節ができれば、圧縮機８に還流する冷媒の圧力も制御できることになる。この結果、調節弁３の調節によって、圧縮機８の動作も制御されるようになる。
【０１２１】
調節弁３は、冷媒循環路２内部の開放度合いを調節する部材で構成されても良いし、電磁弁のような電子機器で構成されても良い。いずれにしても、冷媒循環路２のある部分に設けられ、通過する冷媒量を調節できる機構を有している弁であればなんでもよい。
【０１２２】
（制御部）
制御部５は、調節弁３の開放の度合いを制御する。調節弁３の開放度合いが制御されれば、冷媒循環路２を循環する冷媒量が変動し、熱交換機６によって温度維持室７内部がより冷却されたり冷却されなかったりするようになる。この結果、圧縮機８や冷媒循環をフルタイムで行わなくても、温度維持設備１は、温度維持室７を目標温度付近に維持できる。実際には、図７に示されるように、目標温度の前後の幅（第１温度および第２温度による幅）に振れるように、温度維持設備１は、温度維持室７を制御する。
【０１２３】
制御部５は、第１期間においては、ＰＩＤ制御に従って、調節弁３を制御する。第１期間では、制御部５は、調節弁３を開放して、冷媒循環路２における調節弁３にて、冷媒を通過させる。すなわち、冷媒循環路２において冷媒を循環させる。この結果、冷媒循環路２を冷媒が循環して、温度維持室７の温度は低下していく（図３に示されるとおりである）。ここで、ＰＩＤ制御に従った調節弁３の制御では、制御部５は、種々の方式で調節弁３の開放度合いを変動させて、調節弁３を通過する冷媒量を制御する。冷媒量が適切に制御されることで、第１期間において急激な温度低下が防止されたり、第２温度以下に到達してしまう過冷却が防止されたりする。この結果、圧縮機８の回転数も低減されて、消費電力が低減される。
【０１２４】
第２期間では、制御部５は、調節弁３の開放を低減することで、循環する冷媒の圧力を低減する。これによって、第２期間では温度は徐々に上昇しつつ、圧縮機８に還流する冷媒の圧力低下によって、圧縮機８は停止する。このように、第２期間での温度変化の緩やかさと圧縮機８の停止によって、やはり圧縮機８などを含めた冷蔵設備などの消費電力が低減する。
【０１２５】
制御部５は、種々の方法で、第１期間において調節弁３を制御する。
【０１２６】
（第１期間での制御）
まず、制御部５による、第１期間での調節弁３の制御について説明する。
【０１２７】
（調節弁３の開閉制御）
一例として、制御部５は、調節弁３の開閉によって、単位時間に調節弁３を通過する冷媒量を制御できる。調節弁３の開閉であるので、開閉の繰り返しによって、開放状態に比較して、通過する冷媒量は減少する。この結果、冷媒循環路２を通過する冷媒量は、減少する。減少すれば、熱交換機６での熱交換能力が減少し、温度維持室７内部の温度は、図７の上昇曲線のように徐々に上がっていく。
【０１２８】
図８は、本発明の実施の形態２における調節弁の開閉を示すグラフである。図４は、調節弁３が開放状態である場合と、調節弁３が開閉を繰り返す場合とを示している。図８（Ａ）は、前者であり、図８（Ｂ）が後者である。図８（Ａ）および図８（Ｂ）のそれぞれのグラフは、横軸は時間であり、縦軸は調節弁３の開放度合いを示している。縦軸の上方ほど、調節弁３が大きく開放している状態を示している（調節弁３を通過する冷媒量が多い状態を示している）。横軸は時間軸であるが、ある時間の幅を単位時間として、図８のグラフにおいて定義している。
【０１２９】
図８（Ａ）および図８（Ｂ）のそれぞれのグラフにおいて、曲線５１は、調節弁３の開放度合いの変化を示している。図８（Ａ）においては、調節弁３は、十分な開放状態を維持しているので、曲線５１は、直線状態である。すなわち、いわゆるＯＮ制御のように、調節弁３を開放するだけの制御を示している。
【０１３０】
図８（Ａ）においては、調節弁３は、曲線５１のように開放されているので、開放に応じて冷媒が調節弁３を通過する。領域５２は、調節弁３の開放に応じて通過する冷媒量を示している。図８（Ａ）の領域５２からわかる通り、単位時間に調節弁３を通過する冷媒量は多い。結果として、冷媒循環路２を循環する冷媒量が多くなり、熱交換機６を介しての温度維持室７の冷却は、一気に進んでしまい、短時間で目標温度を下回ってしまう。
【０１３１】
一方、図８（Ｂ）の調節弁３の開閉状態は、第１期間における制御部５による調節弁３の制御の一例である。制御部５は、調節弁３の開閉を繰り返すことで、単位時間に通過する冷媒量を制御している。この通過する冷媒量の制御によって、温度維持室７の温度を急激に低下させることを防止できる。図８（Ｂ）の曲線５１は、調節弁３が開閉を繰り返す状態を示している。領域５２は、調節弁３が開放されているときには冷媒が通過していることを示し、調節弁３が閉鎖されているときには冷媒が通過していないことを示している。すなわち、単位時間で見た場合には、単純に開放されている場合よりも、調節弁３を通過する冷媒量は相対的に少なくなる。通過する冷媒量が少ないということは、冷媒循環路２を循環する冷媒量が少なくなり、熱交換機６を介した温度維持室７の冷却が緩やかに行われることになる。この結果、図７のグラフのように、第１温度から第２温度にかけて、温度維持室７の温度は、緩やかに変化する。これは、圧縮機８での回転数や動作負担が減少し、消費電力が低減することを示している。
【０１３２】
以上のように、制御部５は、調節弁３の開閉を制御することで、単位時間における調節弁３を通過する冷媒量を制御できる。すなわち、第１期間では、制御部５は、図８（Ｂ）のグラフに示されるように、調節弁３を制御することで、冷媒循環量を制御して、第１温度から第２温度までの温度変化を制御する。この第１期間では、冷媒循環量が減少するので、圧縮機８に還流する気化した冷媒の圧力が減少する。この結果、圧縮機８の消費電力も低減する。
【０１３３】
なお、開閉について、開放とは、調節弁３が完全に開放していることだけに限定されず、冷媒が通過するに対応できる開放状態を示しており、閉鎖とは、完全な閉鎖であることに限定されず、冷媒が通過しにくい状態であることを示している。
【０１３４】
（調節弁の開口面積制御）
別の例として、制御部５は、調節弁３の開口面積の増減を制御することによって、単位時間に調節弁３を通過する冷媒量を制御することで、第１期間での冷媒循環を制御する。調節弁３が冷媒循環路２に設けられる場合には、調節弁３は、冷媒循環路２のある部分での開放度合いを調節できる。すなわち、調節弁３は、冷媒循環路２のある位置における開閉ドアの役割を果たすことができる。このため、調節弁３は、その開口面積を調節して、調節弁３を通過する冷媒量を変動させることができる。
【０１３５】
図９は、本発明の実施の形態２における調節弁の制御を説明するグラフである。図９は、図８と異なり、制御部５が調節弁３の開口面積を増減させる場合を示している。図９（Ａ）は、図９（Ａ）の場合と同じく、調節弁３が一定の開放状態を維持している場合を示している。このため、単位時間に調節弁３を通過する冷媒量は、一定であるし全体として多くなる。
【０１３６】
図９（Ｂ）は、制御部５が調節弁３の開口面積を増減させている状態を示している。図９（Ｂ）の曲線５１は、増減状態を示している。調節弁３の開放状態が、この曲線５１に従うので、半月形のような領域５２に対応する量の冷媒が、調節弁３を通過する。図９（Ａ）と図９（Ｂ）を比較すれば分かるように、図９（Ｂ）での領域５２は小さく、単位時間における通過する冷媒量は、開口面積の増減によって減少していることが分かる。単位時間での冷媒量が減少することで、第１期間においては、温度維持室７の温度が緩やかに低下する。すなわち、第１温度から第２温度に変化する。当然ながら、緩やかに変化するので、消費電力も少なくて済む。
【０１３７】
以上のように、制御部５は、種々の方式で調節弁３の開放度合いを制御して、単位時間に調節弁３を通過する冷媒量を制御する。もちろん、上述した以外の方式で制御されても良い。
【０１３８】
（第２期間での制御）
次に、第２期間での制御について説明する。
【０１３９】
制御部５は、第２期間においては、調節弁３の開放を低減する。調節弁３の開放を低減できることで、冷媒循環路２を循環する冷媒量が減少する。冷媒量の減少に伴い熱交換機６での熱交換の度合いが減少し、第２期間においては、図７のグラフのように温度が徐々に上昇する。第２温度から第１温度まで上昇する。第１温度まで上昇すれば、制御部５は、再びＰＩＤ制御によって冷媒を循環させる。
【０１４０】
ここで、調節弁３の開放を低減するだけでなく、制御部５は、調節弁３を閉鎖しても良い。閉鎖されることで調節弁３を通過する冷媒量はほぼ無くなり、熱交換機６を介した温度維持室７の冷却が弱まる。
【０１４１】
このように、第２期間においては、制御部５は、調節弁３の開放を低減したり、場合によっては閉鎖したりすることで、通過する冷媒量を低減して、第２温度未満に温度維持室７の温度が下がることを防止しつつ、全体の消費電力の低減も行う。
【０１４２】
また、図７のグラフに示されるように、第１温度と目標温度との差分値は、第２温度と目標温度との差分値よりも大きいことも好適である。例えば、図７のグラフでは、目標温度は５℃であり、第１温度は１℃高い６℃であって、第２温度は、０．８℃低い４．２℃である。このように第１温度と目標温度の差分値が、第２温度と目標温度との差分値よりも大きいことで、冷媒循環が行われることで温度変化が生じる第１期間での温度低下がより緩やかとなり、過冷却が防止される。第１期間では、冷媒循環が行われていてより人工的に温度低下が進むからである。この第１期間の閾値となる第２温度が第１温度と同じように設定されると、冷媒循環による積極的な温度低下が行き過ぎる可能性もあるからである。
【０１４３】
一方、第２期間は、冷媒循環が低減もしくは停止することで、自然的に温度が上昇していく。このため、第２期間の終了となる第１温度と目標温度との差分値が大きくても問題は生じにくい。これらから、第１温度と目標温度との差分値は、第２温度と目標温度との差分値よりも大きいことも好適である。
以上のように、実施の形態２における温度維持設備１は、調節弁３と制御部５を備えることで、バッファタンク９の存在と相まって、温度維持設備１の消費電力の削減およびメンテナンスの容易化、長寿命化を実現できる。
なお、実施の形態１、２で説明した温度維持設備１は、温度維持室７を含め、施工によって必要となる他の要素を含めた概念として把握されても良い。すなわち、温度維持設備１は、冷蔵設備、冷凍設備、恒温設備などに適用される。
【０１４４】
（温度検出部の設置）
温度検出部４は、温度維持室７の温度を検出して検出結果を制御部５に通知する。制御部５は、この温度検出部４が通知する温度において、第１温度と第２温度を抽出して、第１期間と第２期間での制御を行う。このため、温度検出部４が検出する温度維持室７の温度は、高い精度で検出されることが好ましい。
【０１４５】
一例として、温度検出部４は、温度維持室７内部の空気循環の後端に位置することが好ましい。温度維持室７内部は、熱交換機６の熱交換に伴って、内部を空気が循環する。冷気と暖気が生じることによる対流が、この空気循環を生じさせる。図１０は、本発明の実施の形態２における温度維持設備のブロック図である。図１０では、温度検出部４は、空気循環７１の後端に位置する。空気循環７１は、破線矢印が示すように、熱交換機６から循環を開始して、熱交換機６に戻るようにしてその循環が終了する。この循環の終了する領域が、空気循環の後端である。もちろん、空気循環は繋がっていくが、分かりやすくするために、１周程度したところで破線矢印をとめている。
【０１４６】
ここで、空気循環の初端では（図１０では、破線矢印である空気循環７１の開始部分）、熱交換機６からの冷気が生じるところである。このため、温度維持室７全体の温度に比較すれば、温度が低く検出されてしまいがちである。この位置に温度検出部４が設置されても、温度維持室７の正確な温度を検出することは難しい。一方、破線矢印で示される空気循環７１の最後は、熱交換機６に戻ってくる部分である。これが空気循環の後端である。ここでは、空気循環が終了した後の空気が存在しているので、温度維持室７の温度をより正確に反映していると考えられる。
【０１４７】
あるいは、熱交換機６が排気と吸気を行うのであれば、温度検出部４は、熱交換機６の吸気側に位置する。この場合も、温度維持室７全体を循環してきた空気が存在する位置に、温度検出部４が設置されていることになるので、温度検出部４は、より正確に温度維持室７の温度を検出できると考えられる。
【０１４８】
以上のように、温度検出部４は、空気循環７１の後端に位置したり、熱交換機６の吸気側に位置したりすることで、より正確な温度維持室７の温度を検出し、制御部５に通知できる。
【０１４９】
このような温度検出部４による精度の高い温度検出ができることで、制御部５による調節弁３の制御がより適切に行われる。これに加えてバッファタンク９が設けられて、圧縮機８の停止・再開の頻度を低減しつつ、温度維持室７を目標温度に維持しやすくなる。
【０１５０】
図１１は、本発明の実施の形態２における温度維持設備の模式図である。実際に施工されることを意図して、図１１は作図されている。図１などと同じ符号は、同じ要素であり説明を省略する。図１１に示されるように、冷凍室や冷蔵室などの温度維持室７が、工場や事業場に組み込まれて施工されたり、独立して施工されたりして一つの空間が形成される。このため、温度維持室７は、施工業者に関係なく、既に施工されていることも多い。施工業者は、市販の圧縮機８やその他の要素を組み合わせて、温度維持設備１を完成させる。バッファタンク９は、施工業者によって用意されれば良く、圧縮機８と組み合わせて設置される。冷媒循環路２は、新たに施工されても良いし、既存の管路が流用されても良い。このようにして、冷凍設備、冷蔵設備、恒温設備などの温度維持設備１が施工される。
【０１５１】
以上、実施の形態１〜２で説明された温度維持設備は、本発明の趣旨を説明する一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲での変形や改造を含む。
【符号の説明】
【０１５２】
１    温度維持設備
２    冷媒循環路
３    調節弁
４    温度検出部
５    制御部
６    熱交換機
７    温度維持室
８    圧縮機
９    バッファタンク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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